JP2002111607A - サンプリング装置及びサンプリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】入力された複数のパルス波形がそれぞれ異なる
パルス幅であっても、無駄なサンプリングや読み取りミ
スをすることなく、パルス波形の読み取りを行うことが
できるサンプリング装置を提供する。 【解決手段】入力波形のサンプリングを行うサンプリン
グ部１３に、周期が可変であるサンプリング制御信号を
付与するタイミング生成部１２が、サンプリング部１３
に付与する仮のサンプリング周期をτ（ｓ）、サンプリ
ング部１３が入力されたパルス波形のオン期間Ｔ（ｓ）
において仮のサンプリング周期τでサンプリングした回
数をＮ（回）、入力されたパルス波形の変動マージンを
Ｍ（ｓ）、入力されたパルス波形の読み取り回数をＲ
（回）、任意の自然数をｎとして、入力されたパルス波
形のオン期間のサンプリング回数を計数する計数部１４
の計数データに基づいて入力波形のサンプリング周期を
設定する制御部１５は、入力されたパルス波形の正規の
サンプリング周期Ｓをｎτ＜｛τ（Ｎ＋１）−Ｍ｝／Ｒ
の関係を有するｎτの最大値とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、監視制御システム
の監視制御装置のように、入力されたパルス波形をサン
プリングするサンプリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の監視制御システムの構成
を示したブロック図である。従来、道路監視制御システ
ムや水処理監視制御システムなどのような監視制御シス
テム５１では、図３に示したように、設備７１〜７３の
測定データや監視データは、各測定装置６１〜６３から
ネットワーク５５などを介して監視制御装置５２に集め
られる。そして、この測定データ等に基づいて、設備７
１〜７３の制御が行われる。上記の道路監視制御システ
ムや水処理監視制御システムでは、例えば、高速道路の
受電所や換気所、ポンプ場や汚泥処理場などの制御が行
われる。

【０００３】監視制御装置５２には、測定データ等は通
常パルス波形として送られてくる。監視制御装置５２に
おいて、入力されたパルス波形のサンプリング時間は、
ハードウェアやソフトウェアで予め設定された値で決定
されている。また、複数の測定装置から送られてくる各
入力パルスに対して、同一のサンプリング周期でサンプ
リングを行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように監視制御装置５２は、複数の入力パルスに対して
同一のサンプリング周期でサンプリングを行っているに
もかかわらず、各測定装置６１〜６３から測定データと
して送られてくるパルス波形は、必ずしも同じパルス幅
ではないという問題があった。このため、従来の監視制
御装置５２では、その性能に悪影響を及ぼす場合があっ
た。

【０００５】例えば、図３において、監視制御装置５２
に対して測定データ等として、測定装置６１はパルス幅
１００ｍｓのパルス波形、測定装置６２はパルス幅１０
０μｓのパルス波形を送信するように設定されていたと
する。この場合、監視制御装置５２のサンプリング周期
は、パルス幅の小さい測定装置６２に合わせた設定にし
なけれならない。また、測定装置６１に対しては、無駄
な読み取り作業を行うことになる。このように、入力さ
れるパルス波形のパルス幅がそれぞれ異なると、監視制
御装置５２の性能に悪影響を与えていた。

【０００６】また、監視制御装置５２において、予め想
定したパルス幅以下のパルス波形が入力された場合に
は、測定データ等として送られてきたパルス波形の読み
取りミスが発生する可能性があった。

【０００７】そこで、本発明は、上記の問題を解決する
ために成されたものであり、その目的は、入力された複
数のパルス波形がそれぞれ異なるパルス幅であっても、
無駄なサンプリングや読み取りミスをすることなく、パ
ルス波形の読み取りを行うことができるサンプリング装
置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、入力波形の
サンプリングを行うサンプリング手段と、周期可変のサ
ンプリング制御信号を該サンプリング手段に付与するタ
イミング生成手段と、入力されたパルス波形のオン期間
でのサンプリング回数を計数する計数手段と、各手段を
制御するとともに該計数手段の計数データに基づいて入
力波形のサンプリング周期を設定する制御手段と、を備
え、該タイミング生成手段が該サンプリング手段に付与
する仮のサンプリング周期をτ（ｓ）、該サンプリング
手段が入力されたパルス波形のオン期間Ｔ（ｓ）におい
て該仮のサンプリング周期τでサンプリングした回数を
Ｎ（回）、入力されたパルス波形の変動マージンをＭ
（ｓ）、入力されたパルス波形の読み取り回数をＲ
（回）、任意の自然数をｎとして、該制御手段は、 ｎτ＜｛τ（Ｎ＋１）−Ｍ｝／Ｒ の関係を有する最大値ｎτを、入力されたパルス波形の
正規のサンプリング周期Ｓとすることを特徴とする。

【０００９】この構成においては、周期が可変であるサ
ンプリング制御信号を入力波形のサンプリングを行うサ
ンプリング手段に付与するタイミング生成手段が、サン
プリング手段に付与する仮のサンプリング周期をτ
（ｓ）、サンプリング手段が入力されたパルス波形のオ
ン期間Ｔ（ｓ）において仮のサンプリング周期τでサン
プリングした回数をＮ（回）、入力されたパルス波形の
変動マージンをＭ（ｓ）、入力されたパルス波形の読み
取り回数をＲ（回）、任意の自然数をｎとして、各手段
を制御するとともに、入力されたパルス波形のオン期間
のサンプリング回数を計数する計数手段の計数データに
基づいて入力波形のサンプリング周期を設定する制御手
段は、入力されたパルス波形の正規のサンプリング周期
Ｓを ｎτ＜｛τ（Ｎ＋１）−Ｍ｝／Ｒ の関係を有するｎτの最大値とする。これにより、サン
プリング装置に入力されたパルス波形に対して、パルス
波形毎に適正な正規のサンプリング周期Ｓを決めること
ができ、入力されたパルス波形のオン期間であるパルス
幅の異なるパルス波形が入力されても、パルスの読み取
りミスの発生を防止することが可能となる。

【００１０】また、この発明は、オン期間Ｔ（ｓ）で変
動マージンＭ（ｓ）のパルス波形に対して、仮のサンプ
リング周期τ（ｓ）で、パルス波形のオン期間における
サンプリング回数を計数する処理をＲ（回）行い、 ｎτ＜｛τ（Ｎ＋１）−Ｍ｝／Ｒ の関係を有する最大値ｎτを該パルス波形に対する正規
のサンプリング周期Ｓとすることを特徴とする。

【００１１】この構成においては、サンプリング方法と
して、オン期間Ｔ（ｓ）で変動マージンＭ（ｓ）のパル
ス波形に対して、仮のサンプリング周期τ（ｓ）で、パ
ルス波形のオン期間におけるサンプリング回数を計数す
る処理をＲ（回）行い、 ｎτ＜｛τ（Ｎ＋１）−Ｍ｝／Ｒ の関係を有する最大値ｎτをパルス波形に対する正規の
サンプリング周期Ｓとする。これにより、パルス波形の
サンプリングを行う際に、入力されるパルス波形毎にサ
ンプリング周期を変更することができるので、従来のよ
うにサンプリング周期が固定されていたために、パルス
波形によって、無駄な読み取りを行っていたり、パルス
の読み取りミスが発生していたりしたのを、防ぐことが
可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係るサンプリ
ング装置の詳細について説明する。図１は、本発明の実
施形態に係るサンプリング装置の構成を示したブロック
図である。本発明のサンプリング装置１は、入力部１
１、タイミング生成手段であるタイミング生成部１２、
サンプリング手段であるサンプリング部１３、計数手段
である計数部１４、制御手段である制御部１５、出力部
１６、記憶部１７及び表示部１８を備えている。また、
入力部１１は、サンプリング装置１の外部に接続された
例えば測定装置２などから測定データとして送られてき
た入力波形を入力するためのものであり、入力波形をサ
ンプリング部１３に送る。タイミング生成部１２は、制
御部１５からの信号により、所定の周期でサンプリング
制御信号をサンプリング部１３に送る。サンプリング部
１３は、入力部１１から送られてきた入力波形をタイミ
ング生成部１２からのサンプリング制御信号によりサン
プリングするためのものであり、サンプリング信号を計
数部１４に送る。計数部１４は、サンプリング部１３で
サンプリングした回数を計数するためのものである。制
御部１５は、計数部１４を介してサンプリング部１３か
ら送られてきたサンプリングデータや計数部１４からの
計数値に基づいて、各種の処理を行うためのものであ
る。また、サンプリング装置１の各部の制御を行う。出
力部１６は、制御部１５からの処理データや各種の信号
を出力するためのものであり、例えば設備３などに制御
データを出力する。記憶部１７は、各種データやパルス
波形のパルス幅に応じたマージンなどを記憶している。
表示部１８は、制御部１５から送られてきたデータを表
示するためのものである。

【００１３】なお、入力部１１は、複数の機器からの信
号を入力できるようになっているものとする。また、サ
ンプリング装置１がネットワークを介して測定装置２や
設備３などの他の装置と接続されている場合は、入力部
１１は、他の機器からの送信された情報を受信するため
の受信部となる。また、出力部１６は、他の機器に情報
を送信するための送信部となる。さらに、サンプリング
装置１は表示部１８を備える構成としたが、この表示部
１８を設けずに、サンプリング装置１の外部に出力部１
６からの出力信号を受けて表示を行う表示装置５を接続
して、データなどを表示する構成にしてもよい。

【００１４】サンプリング装置１は、入力されるパルス
波形に対して、予め所定のサンプリング周期のデフォル
ト値が設定されたものとする。または、入力されたパル
ス波形毎に正規のサンプリング周期を決定するまでの間
は、一時的に短いサンプリング周期でパルス波形をサン
プリングするようにしてもよい。

【００１５】本発明のサンプリング装置１は、外部から
パルス信号が入力されると、そのパルス信号毎に適切な
サンプリング周期の設定を行う。その詳細を説明する。
サンプリング装置１に、はじめて入力されるパルス波形
に対しては、以下のようにしてパルス幅を計測する。図
２はパルス波形のパルス幅の計測方法を説明するための
波形図である。

【００１６】上記のように、予め設定されたサンプリン
グ周期のデフォルト値または一時的な短いサンプリング
周期（以下、仮のサンプリング周期と称する。）をτ
（ｓ）とする。また、入力されたパルス波形のオン期間
をＴ（ｓ）とする。なお、パルス波形のオン期間Ｔを測
定することで、パルス幅が得られる。

【００１７】図２に示したように、パルス波形に対して
仮のサンプリング周期τでサンプリングを行い、以下の
関係を満たすようにすると、オン期間（パルス幅）Ｔと
オン期間Ｔのサンプリング回数Ｎを定めることができ
る。 τＮ＜Ｔ＜τ（Ｎ＋１）‥‥‥‥‥‥‥‥（式１） Ａ（Ｅ）＝Ａ（Ｅ＋Ｎ＋１）＝オフ期間 Ａ（Ｅ＋１）＝Ａ（Ｅ＋Ｎ）＝オン期間 なお、Ａ（Ｅ）は、Ｅ回目のパルス入力の読み取り値で
ある。

【００１８】また、正規のサンプリング周期Ｓは、上記
のパルス波形のオン期間Ｔを用いて以下に示す式を満た
す自然数ｎによって、ｎτで与えられる。すなわち、入
力されるパルスの変動マージン（パルス幅のマージン）
をＭ（ｓ）、読み取り回数をＲ（回）とすると、 Ｔ−Ｍ＞ｎτＲ つまり、 ｎτ＜｛τ（Ｎ＋１）−Ｍ｝／Ｒ‥‥‥‥（式２） を満たすｎτの最大値を正規のサンプリング周期Ｓとす
ることで、異なるパルス幅のパルス波形が入力されて
も、適切なサンプリング周期を決定でき、効率的な処理
を行うことができる。なお、式２において、読み取りを
Ｒ回行うのは、パルス波形をサンプリングした際に、パ
ルス波形のオフ期間にも係わらずノイズなどの影響でオ
ン期間であると誤った判断をするのを防止するためであ
る。

【００１９】次に、入力されたパルス波形の最適なサン
プリング周期を決定する手順を、具体例を挙げて説明す
る。図４は、サンプリング周期を決定する手順を説明す
るためのフローチャートである。例として、サンプリン
グ装置１に対して、パルス幅１ｍｓのパルス波形が入力
された場合と、パルス幅１００ｍｓのパルス波形が入力
された場合と、について説明する。なお、サンプリング
装置１は、２度読みを行うものとし、仮のサンプリング
周期を２０μｓとする。

【００２０】〔パルス幅が１ｍｓの場合〕まず、サンプ
リング装置１の制御部１５は、記憶部１７から予め設定
された読み取り回数Ｒを読み出し（ステップ１０１）、
読み取り回数Ｒを１減少させて、この値を記憶部１７に
記憶させる（ステップ１０２）。次に、制御部１５はタ
イミング生成部１２に信号を送り、サンプリング部１３
が２０μｓ周期でサンプリングするようにサンプリング
制御信号を発生させる（ステップ１０３）。サンプリン
グ部１３は、２０μｓ周期のサンプリング制御信号によ
って、サンプリングを行い、サンプリング信号を計数部
１４に送る（ステップ１０４）。

【００２１】計数部１４は、サンプリング部１３がパル
ス波形のオン期間にサンプリングを行った回数を計数
し、そのデータを制御部１５に送る（ステップ１０
５）。制御部１５は、計数部１４の計数データから、入
力されたパルス波形のオン期間Ｔのサンプリング回数を
Ｎ＝４９とする。そして、制御部１５は、記憶部１７に
このサンプリング回数Ｎを記憶させる（ステップ１０
６）。

【００２２】制御部１５は、読み取り回数Ｒ＝０か否か
を判定する（ステップ１０７）。読み取り回数Ｒが０で
ない場合、ステップ１０２の処理を行う。一方、読み取
り回数Ｒ＝０の場合、サンプリング回数Ｎがそれぞれ等
しいか否かを判定する（ステップ１０８）。サンプリン
グ回数Ｎがそれぞれ等しくない場合、ステップ１０１の
処理を行う。

【００２３】一方、サンプリング回数Ｎがそれぞれ等し
い場合、制御部は、記憶部１７に記憶されたデータから
パルス波形のパルス幅のマージンＭを読み出し、マージ
ンＭの値を１００μｓとする。そして、制御部１５は、
前記の式２を用いて演算を行い、最大のｎτにおけるｎ
をｎ＝２２として、正規のサンプリング周期Ｓを４４０
μｓとする（ステップ１０９）。

【００２４】サンプリング装置１は、これ以降、このパ
ルス波形については、サンプリング周期Ｓ＝４４０μｓ
で、サンプリングを行う。また、制御部１５は、サンプ
リングデータに基づいて、出力部１６から信号を送信し
て、設備３などの制御を行う。

【００２５】〔パルス幅が１００ｍｓの場合〕まず、サ
ンプリング装置１の制御部１５は、記憶部１７から予め
設定された読み取り回数Ｒを読み出し（ステップ１０
１）、読み取り回数Ｒを１減少させ、この値を記憶部１
７に記憶させる（ステップ１０２）。次に、制御部１５
はタイミング生成部１２に信号を送り、サンプリング部
１３が２０μｓ周期でサンプリングするようにサンプリ
ング制御信号を発生させる（ステップ１０３）。サンプ
リング部１３は、２０μｓ周期のサンプリング制御信号
によって、サンプリングを行い、サンプリング信号を計
数部１４に送る（ステップ１０４）。

【００２６】計数部１４は、サンプリング部１３がパル
ス波形のオン期間にサンプリングを行った回数を計数
し、そのデータを制御部１５に送る（ステップ１０
５）。制御部１５は、計数部１４の計数データから、入
力されたパルス波形のオン期間Ｔのサンプリング回数を
Ｎ＝４９９９とする。そして、制御部１５は、記憶部１
７にこのサンプリング回数Ｎを記憶させる（ステップ１
０６）。

【００２７】制御部１５は、読み取り回数Ｒ＝０か否か
を判定する（ステップ１０７）。読み取り回数Ｒが０で
ない場合、ステップ１０２の処理を行う。一方、読み取
り回数Ｒ＝０の場合、サンプリング回数Ｎがそれぞれ等
しいか否かを判定する（ステップ１０８）。サンプリン
グ回数Ｎがそれぞれ等しくない場合、ステップ１０１の
処理を行う。

【００２８】一方、サンプリング回数Ｎがそれぞれ等し
い場合、制御部は、記憶部１７に記憶されたデータから
パルス波形のパルス幅のマージンＭを読み出し、マージ
ンＭの値を５ｍｓとする。そして、制御部１５は、前記
の式２を用いて演算を行い、最大のｎτにおけるｎをｎ
＝２３７４として、正規のサンプリング周期Ｓを４７．
４８ｍｓとする（ステップ１０９）。

【００２９】サンプリング装置１は、これ以降、このパ
ルス波形については、サンプリング周期Ｓ＝４７．４８
ｍｓで、サンプリングを行う。また、制御部１５は、サ
ンプリングデータに基づいて、出力部１６から信号を送
信して、設備３などの制御を行う。

【００３０】なお、上記のサンプリング装置は、例え
ば、図３に示した監視制御システムに適用することがで
き、各測定装置から測定データとしてパルス波形が入力
された際に監視制御装置でのデータ処理効率やデータの
読み取りミスをなくすことができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られ
る。

【００３２】この発明は、周期が可変であるサンプリン
グ制御信号を入力波形のサンプリングを行うサンプリン
グ手段に付与するタイミング生成手段が、サンプリング
手段に付与する仮のサンプリング周期をτ（ｓ）、サン
プリング手段が入力されたパルス波形のオン期間Ｔ
（ｓ）において仮のサンプリング周期τでサンプリング
した回数をＮ（回）、入力されたパルス波形の変動マー
ジンをＭ（ｓ）、入力されたパルス波形の読み取り回数
をＲ（回）、任意の自然数をｎとして、各手段を制御す
るとともに、入力されたパルス波形のオン期間のサンプ
リング回数を計数する計数手段の計数データに基づいて
入力波形のサンプリング周期を設定する制御手段は、入
力されたパルス波形の正規のサンプリング周期Ｓを ｎτ＜｛τ（Ｎ＋１）−Ｍ｝／Ｒ の関係を有するｎτの最大値とするため、サンプリング
装置に入力されたパルス波形に対して、パルス波形毎に
適正な正規のサンプリング周期Ｓを決めることができ、
入力されたパルス波形のオン期間であるパルス幅の異な
るパルス波形が入力されても、パルスの読み取りミスの
発生を防止することができる。

【００３３】また、この発明は、サンプリング方法とし
て、オン期間Ｔ（ｓ）で変動マージンＭ（ｓ）のパルス
波形に対して、仮のサンプリング周期τ（ｓ）で、パル
ス波形のオン期間におけるサンプリング回数を計数する
処理をＲ（回）行い、 ｎτ＜｛τ（Ｎ＋１）−Ｍ｝／Ｒ の関係を有する最大値ｎτをパルス波形に対する正規の
サンプリング周期Ｓとするので、パルス波形のサンプリ
ングを行う際に、入力されるパルス波形毎にサンプリン
グ周期を変更することができるので、従来のようにサン
プリング周期が固定されていたために、パルス波形によ
って、無駄な読み取りを行っていたり、パルスの読み取
りミスが発生していたりしたのを、防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るサンプリング装置の構
成を示したブロック図である。

【図２】パルス波形のパルス幅の計測方法を説明するた
めの波形図である。

【図３】従来の監視制御システムの構成を示したブロッ
ク図である。

【図４】サンプリング周期を決定する手順を説明するた
めのフローチャートである。

【符号の説明】

１−サンプリング装置 １１−入力部 １２−タイミング生成部 １３−サンプリング部 １４−計数部 １５−制御部 １６−出力部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力波形のサンプリングを行うサンプリ
   ング手段と、周期可変のサンプリング制御信号を該サン
   プリング手段に付与するタイミング生成手段と、入力さ
   れたパルス波形のオン期間でのサンプリング回数を計数
   する計数手段と、各手段を制御するとともに該計数手段
   の計数データに基づいて入力波形のサンプリング周期を
   設定する制御手段と、を備え、 該タイミング生成手段が該サンプリング手段に付与する
   仮のサンプリング周期をτ（ｓ）、該サンプリング手段
   が入力されたパルス波形のオン期間Ｔ（ｓ）において該
   仮のサンプリング周期τでサンプリングした回数をＮ
   （回）、入力されたパルス波形の変動マージンをＭ
   （ｓ）、入力されたパルス波形の読み取り回数をＲ
   （回）、任意の自然数をｎとして、該制御手段は、 ｎτ＜｛τ（Ｎ＋１）−Ｍ｝／Ｒ の関係を有する最大値ｎτを、入力されたパルス波形の
   正規のサンプリング周期Ｓとすることを特徴とするサン
   プリング装置。
2. 【請求項２】 オン期間Ｔ（ｓ）で変動マージンＭ
   （ｓ）のパルス波形に対して、仮のサンプリング周期τ
   （ｓ）で、パルス波形のオン期間におけるサンプリング
   回数を計数する処理をＲ（回）行い、 ｎτ＜｛τ（Ｎ＋１）−Ｍ｝／Ｒ の関係を有する最大値ｎτを該パルス波形に対する正規
   のサンプリング周期Ｓとすることを特徴とするサンプリ
   ング方法。